Соронзон шүүлтүүрийн технологи

Соронзон шүүлтүүрийн төхөөрөмжийн үндсэн онол
Плазмын цацраг дахь том хэсгүүдийг соронзон шүүлтүүрийн төхөөрөмжийн шүүлтүүрийн механизм дараах байдалтай байна.
Плазм болон том хэсгүүдийн цэнэг болон цэнэг-массын харьцааны зөрүүг ашиглан катодын гадаргуу болон субстратын хооронд "хаалт" (хаалт эсвэл муруй хоолойн хана) байрладаг бөгөөд энэ нь катод болон субстратын хооронд шулуун шугамаар хөдөлж буй аливаа хэсгүүдийг хааж, ионууд нь соронзон орны нөлөөгөөр хазайж, "хаалт"-аар дамжин субстрат руу нэвтэрч болно.

Соронзон шүүлтүүрийн төхөөрөмжийн ажиллах зарчим

Соронзон орон дээр Pe<

Pe ба Pi нь тус тус электрон ба ионуудын Ларморын радиус бөгөөд a нь соронзон шүүлтүүрийн дотоод диаметр юм. Плазмын электронууд нь Лоренцын хүчээр нөлөөлж, соронзон орны дагуу тэнхлэгийн дагуу эргэлддэг бол соронзон орон нь Ларморын радиус дахь ион ба электронуудын хоорондох зөрүүгээс болж ионуудын бөөгнөрөлд бага нөлөө үзүүлдэг. Гэсэн хэдий ч соронзон шүүлтүүрийн төхөөрөмжийн тэнхлэгийн дагуу электрон хөдлөхөд фокус болон хүчтэй сөрөг цахилгаан орны улмаас тэнхлэгийн дагуу ионуудыг татаж, электроны хурд нь ионоос их тул электрон ионыг байнга урагш татдаг бол плазм нь үргэлж бараг цахилгаан саармаг хэвээр байдаг. Том хэсгүүд нь цахилгаан саармаг эсвэл бага зэрэг сөрөг цэнэгтэй бөгөөд чанар нь ион ба электроноос хамаагүй том бөгөөд соронзон орон ба инерцийн дагуух шугаман хөдөлгөөнд үндсэндээ нөлөөлдөггүй бөгөөд төхөөрөмжийн дотор ханатай мөргөлдсөний дараа шүүгдэх болно.
Нугалах соронзон орны муруйлт ба градиентийн шилжилт ба ион-электроны мөргөлдөөний хосолсон функцийн дор плазмыг соронзон шүүлтүүрийн төхөөрөмжид хазайлгаж болно. Өнөөдөр ашиглагдаж буй нийтлэг онолын загварууд нь Морозовын урсгалын загвар болон Дэвидсоны хатуу роторын загвар бөгөөд эдгээр нь дараах нийтлэг шинж чанартай байдаг: электронуудыг хатуу мушгиа хэлбэрээр хөдөлгөдөг соронзон орон байдаг.
Соронзон шүүлтүүрийн төхөөрөмж дэх плазмын тэнхлэгийн хөдөлгөөнийг чиглүүлдэг соронзон орны хүч нь дараах байдалтай байх ёстой.

Mi, Vo, Z нь тус тус ионы масс, тээвэрлэлтийн хурд, зөөвөрлөсөн цэнэгийн тоо юм. a нь соронзон шүүлтүүрийн дотоод диаметр, e нь электроны цэнэг юм.
Зарим өндөр энергитэй ионууд электрон цацрагаар бүрэн холбогдож чадахгүй гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Эдгээр нь соронзон шүүлтүүрийн дотоод хананд хүрч, дотоод ханыг эерэг потенциалтай болгож, улмаар ионуудыг дотоод хананд үргэлжлүүлэн хүрэхийг саатуулж, плазмын алдагдлыг бууруулдаг.
Энэ үзэгдлийн дагуу ионуудын мөргөлдөөнийг дарангуйлахын тулд соронзон шүүлтүүрийн төхөөрөмжийн хананд зохих эерэг хазайлтын даралтыг хэрэглэж, зорилтот ионы тээвэрлэлтийн үр ашгийг сайжруулж болно.

Соронзон шүүлтүүрийн төхөөрөмжийн ангилал
(1) Шугаман бүтэц. Соронзон орон нь ионы цацрагийн урсгалыг чиглүүлэгч болж, катодын толбоны хэмжээ болон макроскопийн бөөмсийн кластерын эзлэх хувийг бууруулж, плазмын доторх мөргөлдөөнийг эрчимжүүлж, төвийг сахисан бөөмсийг ион болгон хувиргаж, макроскопийн бөөмсийн кластерын тоог бууруулж, соронзон орны хүч нэмэгдэхийн хэрээр том бөөмсийн тоог хурдан бууруулдаг. Уламжлалт олон нуман ионы бүрхүүлийн аргатай харьцуулахад энэхүү бүтэцтэй төхөөрөмж нь бусад аргуудаас үүдэлтэй үр ашгийн мэдэгдэхүйц бууралтыг даван туулж, том бөөмсийн тоог 60% орчим бууруулж байхдаа хальсан хуримтлалын хурдыг тогтмол байлгах боломжтой.
(2) Муруй хэлбэрийн бүтэц. Хэдийгээр бүтэц нь янз бүрийн хэлбэртэй боловч үндсэн зарчим нь ижил байдаг. Плазм нь соронзон орон ба цахилгаан орны хосолсон функцийн дор хөдөлдөг бөгөөд соронзон орон нь соронзон хүчний шугамын дагуу хөдөлгөөнийг хазайлгахгүйгээр плазмыг хязгаарлаж, хянах зорилгоор ашиглагддаг. Цэнэггүй бөөмс нь шугаман дагуу хөдөлж, тусгаарлагдана. Энэхүү бүтцийн төхөөрөмжөөр бэлтгэсэн хальснууд нь өндөр хатуулаг, гадаргуугийн барзгаржилт бага, нягтрал сайтай, жигд ширхэгийн хэмжээ, хальсны суурийн хүчтэй наалдацтай байдаг. XPS шинжилгээгээр энэ төрлийн төхөөрөмжөөр бүрсэн ta-C хальсны гадаргуугийн хатуулаг нь 56 ГПа хүрч чаддаг тул муруй бүтцийн төхөөрөмж нь том бөөмсийг зайлуулах хамгийн өргөн хэрэглэгддэг, үр дүнтэй арга боловч бай ионы тээвэрлэлтийн үр ашгийг цаашид сайжруулах шаардлагатай байна. 90° нугалах соронзон шүүлтүүрийн төхөөрөмж нь хамгийн өргөн хэрэглэгддэг муруй бүтцийн төхөөрөмжүүдийн нэг юм. Ta-C хальсны гадаргуугийн профайлын туршилтууд нь 360° нугалах соронзон шүүлтүүрийн төхөөрөмжийн гадаргуугийн профайл нь 90° нугалах соронзон шүүлтүүрийн төхөөрөмжтэй харьцуулахад тийм ч их өөрчлөгддөггүй тул том хэсгүүдэд 90° нугалах соронзон шүүлтүүрийн үр нөлөөг үндсэндээ бий болгож чадна. 90° нугалах соронзон шүүлтүүрийн төхөөрөмж нь голчлон хоёр төрлийн бүтэцтэй: нэг нь вакуум камерт байрлуулсан нугалах соленоид, нөгөө нь вакуум камераас гадагш байрлуулсан бөгөөд тэдгээрийн хоорондох ялгаа нь зөвхөн бүтэцэд л байдаг. 90° нугалах соронзон шүүлтүүрийн төхөөрөмжийн ажлын даралт нь 10-2Па орчим бөгөөд бүрхүүлийн нитрид, исэл, аморф нүүрстөрөгч, хагас дамжуулагч хальс, металл эсвэл металл бус хальс зэрэг өргөн хүрээний хэрэглээнд ашиглаж болно.

Соронзон шүүлтүүрийн төхөөрөмжийн үр ашиг
Бүх том хэсгүүд ханатай тасралтгүй мөргөлдөх үед кинетик энергиэ алдаж чадахгүй тул тодорхой тооны том хэсгүүд хоолойн гаралтын нүхээр дамжин суурь хэсэгт хүрнэ. Тиймээс урт, нарийн соронзон шүүлтүүрийн төхөөрөмж нь том хэсгүүдийн шүүлтүүрийн үр ашгийг өндөр болгодог боловч энэ үед бай ионуудын алдагдлыг нэмэгдүүлж, үүний зэрэгцээ бүтцийн нарийн төвөгтэй байдлыг нэмэгдүүлдэг. Тиймээс соронзон шүүлтүүрийн төхөөрөмж нь том хэсгүүдийг маш сайн зайлуулж, ионы тээвэрлэлтийн өндөр үр ашигтай байх нь олон нуман ионы бүрхүүлийн технологийг өндөр гүйцэтгэлтэй нимгэн хальсан дээр өргөн хэрэглэх хэтийн төлөвтэй байлгах зайлшгүй урьдчилсан нөхцөл юм. Соронзон шүүлтүүрийн төхөөрөмжийн ажиллагаанд соронзон орны хүч чадал, нугаралтын хэвийлт, механик хаалтны нүх, нуман эх үүсвэрийн гүйдэл болон цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн тусах өнцөг нөлөөлдөг. Соронзон шүүлтүүрийн төхөөрөмжийн боломжийн параметрүүдийг тохируулснаар том хэсгүүдийн шүүлтүүрийн нөлөө болон байны ионы дамжуулалтын үр ашгийг үр дүнтэй сайжруулж болно.